輪式越野機器人控制系統(tǒng)的研究.pdf

1、輪式越野機器人具有體積小、動作靈活和成本低的優(yōu)點，適于山地、灌木叢、草地等惡劣環(huán)境，在軍事、反恐等方面有良好的應(yīng)用前景。針對四輪驅(qū)動、具有特殊中間軸結(jié)構(gòu)的輪式越野機器人，設(shè)計了一套機器人控制系統(tǒng)。
　　機器人控制系統(tǒng)在很大程度上決定了機器人的性能，輪式越野機器人因為其野外工作的特殊性，對控制系統(tǒng)在性能、尺寸、功耗等方面都有要求。本文采用TMS320F2812和FPGA共同組成控制系統(tǒng)核心，設(shè)計出功能強大、集成度高、能進行多任務(wù)控制

2、，并具強大可擴展能力的機器人控制系統(tǒng)。
　　首先，對機器人控制系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計，并給出了各個部分硬件電路的具體實現(xiàn)方法。機器人控制系統(tǒng)硬件主要包括四個部分：一是微處理器模塊，負(fù)責(zé)運行機器人主控程序完成多傳感器信息采集、處理，并負(fù)責(zé)與上位計算機進行遠(yuǎn)程無線通訊；二是慣性測量單元（IMU）模塊，負(fù)責(zé)采集機器人6自由度的運動信息；三是電機驅(qū)動模塊，提供穩(wěn)定的直流電機驅(qū)動信號；四是無線通訊模塊，包括無線數(shù)據(jù)收發(fā)模塊和無線視頻收發(fā)模

3、塊，負(fù)責(zé)主控芯片與上位機之間的通訊實現(xiàn)。
　　其次，根據(jù)輪式越野機器人的運行任務(wù)，對控制控制軟件結(jié)構(gòu)進行了分析，采用模塊化的方法對軟件進行劃分。根據(jù)慣性測量單元傳感器特性,設(shè)計了慣性測量單元的數(shù)據(jù)采集模塊，設(shè)計了數(shù)字濾波、數(shù)字積分模塊；分析得到了運動中機器人的位姿換算公式；根據(jù)輪式越野機器人的本體特性，設(shè)計了電機驅(qū)動模塊；完成了無線通訊協(xié)議模塊的設(shè)計，及基于VC++的視頻采集模塊設(shè)計。
　　最后，構(gòu)建了實驗系統(tǒng)，完成了機器人